小麦淀粉粉尘火焰传播及燃烧特性的实验研究

摘要

较高浓度的粮食粉尘在粮食生产、加工和装运过程中具有较大的潜在爆炸危险性，对粮食和食品加工行业造成了严重威胁。为了给粮食淀粉的安全生产提供理论基础与科学依据，有效地降低小麦淀粉生产过程中爆炸事故的发生概率，对小麦淀粉的火焰传播特性及其燃烧特性机理进行了深入的研究。
　　为了研究小麦淀粉的火焰传播特性和燃烧特性机理，实验利用自行搭建的实验平台，结合高速摄影技术、微细热电偶和离子探针测量技术分析了粒径以及浓度的变化对粉尘火焰传播特性的影响，并利用同步热分析仪研究小麦淀粉的燃烧特性机理，进一步探讨了其对粉尘火焰传播的影响。结论具体如下：
　　（1）通过火焰传播过程图像对比分析得到，火焰传播过程中，锋面形状都存在一个由不规则向规则转变的过程。在低粉尘云浓度下，火焰锋面形状离散，随着粉尘云浓度的增大锋面形状逐渐趋于平滑，火焰的发光强度也逐渐增大，火焰充满整个管道用时先减少后增加；粉尘粒径较大时，火焰传播图像的连续性随粒径减小而逐渐增强，当粉尘云粒径<30μm，火焰图像出现较为严重的断层现象。
　　（2）火焰在管道中的传播过程中，较低粉尘云浓度下，粉尘火焰传播速度随浓度的增加而增大，在粉尘云浓度为0.610kg/m3（粒径分布为30-74μm）时，粉尘火焰传播速度达到最大，此浓度为小麦淀粉的最佳点火浓度；此后继续增大粉尘云浓度，火焰传播速度开始缓慢减小。粉尘火焰传播速度随粉尘粒径的减小而增大。
　　（3）火焰传播过程中随粉尘云浓度的增加，最大火焰温度先增大后减小，当粉尘云浓度为0.610kg/m3（粒径分布为30-74μm）时，火焰温度达到最大值为998.3℃；在不同粉尘云浓度下，最大火焰温度与火焰传播速度均出现相同的变化趋势，且两者之间存在线性关系，由此推断火焰传播过程中热传导在传热方式中占主导地位。
　　（4）通过对不同粒径小麦淀粉进行热分析动力学特性研究得到，粉尘粒径对小麦淀粉的燃烧特性影响较大，粉尘粒径越小其水分的析出温度越低，粉尘的最大热分解速率向低温方向偏移。随粉尘粒径的减小，其着火点、活化能和火焰预热区厚度均减小，说明小麦淀粉粒径越小，越容易燃烧。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

1.4 研究技术路线

第2章 实验装置与实验平台的构建

2.1粉尘火焰传播实验平台

2.2试验样品

第3章 小麦淀粉火焰传播特性实验研究

3.1 引言

3.2 实验步骤及方法

3.3 小麦淀粉火焰传播特性

3.4 火焰传播过程中的速度特征

3.5 火焰传播过程中的温度变化

3.6 粉尘浓度、粒径对火焰传播特性的影响

3.7本章小结

第4章 小麦淀粉燃烧特性研究

4.1引言

4.2热分析技术

4.3 实验方法

4.4不同粒径小麦淀粉燃烧动力学特性

4.5小麦淀粉燃烧过程对火焰预热区厚度的影响

4.6小麦淀粉燃烧特性对火焰传播特性的影响

4.7本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

参与的科研项目